Мичио Каку - Будущее человечества. Колонизация Марса, путешествия к звездам и обретение бессмертия

Эта история началась в 1950-х гг., когда большинство людей жило в страхе перед ядерной войной, но несколько ученых-атомщиков искали пути мирного применения ядерной энергии. Рассматривались всевозможные идеи, такие как использование ядерных боеприпасов для создания портов и искусственных гаваней.

Большая часть этих предложений была отвергнута из-за боязни радиоактивного загрязнения и незапланированных разрушений в результате ядерного взрыва, однако одно интригующее предложение уцелело. Это был «Проект Орион», предлагавший использовать ядерные бомбы в качестве источника энергии для космических кораблей.

Идея была проста: запастись небольшими атомными бомбами и выбрасывать их одну за другой из задней части космического корабля. Каждый взрыв мини-бомбы будет создавать выброс энергии, толкающий корабль вперед. В теории, если последовательно взорвать серию ядерных бомб позади ракеты, ее можно разогнать до скоростей, близких к световой.

Над идеей работали физик-ядерщик Тед Тейлор и Фримен Дайсон [37] G. Dyson, Project Orion: The True Story of the Atomic Spaceship (New York: Henry Holt, 2002). . Тейлор был знаменит тем, что сконструировал ряд разных ядерных бомб, от самой крупной атомной, которую когда-либо взрывали (примерно в 25 раз мощнее бомбы, сброшенной на Хиросиму), и до маленькой портативной бомбочки Davy Crockett (примерно в 1000 раз уступающей по мощности хиросимской). При этом он всей душой жаждал применить свои обширные знания о ядерных взрывах в мирных целях и с готовностью взялся за проработку идеи космического корабля «Орион».

Основной проблемой было понять, каким образом можно точно и аккуратно контролировать цепочку небольших ядерных взрывов, чтобы космический корабль мог оседлать волну и при этом не пострадать. Было спроектировано несколько конструкций, рассчитанных на разные скорости. Самая большая модель составляла бы 400 м в диаметре и весила 8 млн т. Для ее разгона предполагалось использовать 1080 бомб. По расчетам, она могла разогнаться до 10 % скорости света и долететь до альфы Центавра за 40 лет. Несмотря на внушительные размеры корабля, расчеты показывали, что этого едва-едва хватит на выполнение задачи.

Однако критики дружно набросились на эту идею, указывая, что космический корабль на ядерных импульсах вызовет радиоактивные осадки. Тейлор возразил, что осадки возникают, когда пыль и металлическая оболочка бомбы становятся радиоактивными после взрыва, а этого можно избежать, если использовать ядерный двигатель только в открытом космосе. Но после заключения Договора о запрещении ядерных испытаний 1963 г. экспериментировать с миниатюрными атомными бомбами стало трудно. В конечном итоге космический корабль «Орион» ушел в историю, став не более чем курьезом из старых научных книг.

Другой причиной закрытия проекта стало то, что сам Тед Тейлор потерял к нему интерес. Однажды я спросил его, почему он перестал поддерживать работы по проекту — ведь это направление казалось естественным для применения его таланта. Он объяснил мне, что потребовалось бы разработать новый тип ядерной бомбы. Сам он большую часть жизни конструировал урановые атомные бомбы, а для корабля «Орион», возможно, потребовались бы мощные, специально разработанные водородные бомбы.

Эти бомбы, высвобождающие наибольшее известное нам количество энергии, прошли три стадии развития. Первые водородные бомбы 1950-х гг. были гигантскими устройствами, для транспортировки которых требовались большие корабли. В случае ядерной войны они были бы бесполезны. Ядерные бомбы второго поколения — это небольшие портативные MIRV, множественные независимо направляемые боеголовки, составляющие основу американских и русских ядерных арсеналов. В носовой конус межконтинентальной баллистической ракеты можно поместить десяток таких бомб.

Ядерные бомбы третьего поколения, иногда называемые «дизайнерскими», пока всего лишь концепция. Они должны быть легко маскируемыми и приспособленными для конкретных театров военных действий, к примеру для пустыни, леса, Арктики или открытого космоса. Тейлор сказал мне, что разочаровался в проекте и боится, что такими бомбами смогут завладеть террористы. Для него было бы невыносимым кошмаром, если бы его бомбы попали в чужие руки и разрушили какой-нибудь американский город. Он с иронией говорил, что его воззрения сменились на противоположные. Прежде он работал там, где булавки, каждая из которых символизировала атомную бомбу, втыкали в карту Москвы. Оказавшись лицом к лицу с вероятностью того, что бомбы третьего поколения могут направить на американские города, он решил выступить против разработки новейшего ядерного оружия.

Джеймс Бенфорд сообщил мне, что, хотя предложенная Тейлором ракета с ядерным импульсным двигателем осталась в чертежах, правительство все же построило серию ядерных ракет. Вместо того чтобы взрывать за кормой атомные мини-бомбы, эти ракеты использовали традиционный урановый редактор. Реактор разогревал жидкость, к примеру жидкий водород, до высокой температуры, а затем выстреливал ее через сопло назад, создавая тягу. Несколько вариантов таких двигателей были испытаны в пустыне. Постоянно оставалась опасность, что они расплавятся на этапе пуска с катастрофическими последствиями. От проекта отказались из-за технических проблем и растущих антиядерных настроений в обществе.

Планы использования ядерных бомб для разгона космических кораблей в 1960-е гг. были отложены в сторону, но у конструкторов появилась другая идея. В 1978 г. Британское межпланетное общество инициировало проект «Дедал» (Daedalus), в котором вместо урановых атомных бомб предполагалось использовать термоядерные мини-бомбы. Тейлор тоже рассматривал такой вариант, но в подробностях его не прорабатывал. (Термоядерные бомбы проекта «Дедал» — это на самом деле небольшие бомбы второго поколения, а не третьего, которых так боялся Тейлор.)

Есть несколько способов мирного высвобождения энергии ядерного синтеза [38] S. Lee and S. H. Saw, «Nuclear Fusion Energy— Mankind’s Giant Step Forward», Journal of Fusion Energy 29, 2, 2010. . В одном, известном как магнитное удержание, газообразный водород помещают в большое магнитное поле в форме бублика, а затем нагревают до миллионов градусов. Ядра водорода сталкиваются друг с другом и образуют ядра гелия, высвобождая при этом значительное количество ядерной энергии. Реактор ядерного синтеза можно использовать для нагрева жидкости, которая затем выбрасывается через сопло и таким образом разгоняет ракету.

В настоящее время ведущий термоядерный реактор на принципе магнитного удержания называется Международным термоядерным экспериментальным реактором (ITER). Он расположен на юге Франции. Эта чудовищная машина по размерам в 10 раз превосходит своего ближайшего конкурента. Реактор весит 5110 т, имеет 11,2 м в высоту и 19,5 м в диаметре, на строительство уже потрачено $14 млрд. Ожидается, что процесс синтеза будет запущен к 2035 г., а в конечном итоге ITER будет производить 500 МВт тепловой энергии (в сравнении с 1000 МВт электрической энергии стандартного блока урановой атомной электростанции). Ученые надеются, что это будет первый термоядерный реактор, который генерирует больше энергии, чем потребляет. Несмотря на серию задержек и перерасход средств, физики, с которыми я разговаривал, уверены, что ITER войдет в историю. Ну что ж, мы достаточно скоро узнаем, так ли это. Нобелевский лауреат Пьер-Жиль де Жен однажды сказал: «Мы говорим, что засунем Солнце в ящик. Отличная идея. Проблема в том, что мы не знаем, как сделать этот ящик».